本发明涉及模具技术领域，尤其是一种复合材料模压成形柔性模具及成形方法，其中柔性模具包括上模、下模和弹性支撑体，上模配置有成形面，下模配置有多个成形柱,弹性支撑体用于承载待成形复合材料零件，模压成形时上模压向下模使弹性支撑体弹性产生变形，同时成形面配合成形柱完成零件成形，本发明的柔性模具不需要成形柱驱动结构及控制系统，模具整体结构简单，成本较小。本发明的成形柱至少有一部分为非标长度，成形柱的成形冲头可更换，一套柔性模具能够满足多种零件的成形需求，此外，本发明模压成形方法是采用成形面、成形柱以及弹性支撑体配合模压成形，成形过程中待成形复合材料零件受力均匀，成形精度更高。
1.一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，包括：
下模（2），所述下模（2）配置有多个成形柱（201）；
弹性支撑体，所述弹性支撑体配置于所述下模（2）上用于承载待成形复合材料零件（3），合模加压时上模（1）压向所述下模（2）使所述弹性支撑体弹性变形，同时所述成形面配合多个所述成形柱（201）施压于所述待成形复合材料零件（3）以成形；
所述下模（2）设有换热结构（203），所述换热结构（203）包括：流体容纳腔（2032），所述成形柱（201）至少一部分贯穿所述流体容纳腔（2032）且与所述流体容纳腔（2032）形成密封；
流体通道（2036），所述流体通道（2036）连通所述流体容纳腔（2032），通过所述流体通道（2036）将冷却或加热介质导入至所述流体容纳腔（2032），所述成形柱（201）与所述流体容纳腔（2032）内的冷却或加热介质换热；
其中，所述换热结构（203）还包括密封盖（2031），用于密封所述流体容纳腔（2032）的开口部。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，所述上模（1）包括：上模镶件（101），所述上模镶件（101）朝向所述下模（2）的面上形成所述成形面；
上模垫板（102），用于固定安装所述上模镶件（101）；
导套（104），被配置在所述上模垫板（102）内部，且与所述下模（2）上的导柱（202）相配合。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，所述弹性支撑体包括：上托板（204），用于承载所述待成形复合材料零件（3）；
弹性件（2041），安装于所述上托板（204）和所述下模（2）之间；
紧固件（2042），用于调整所述上托板（204）的水平度，所述紧固件（2042）的一端贯穿所述上托板（204）并固定到所述下模（2）上，所述紧固件（2042）的另外一端与所述上托板（204）滑动配合且该端具有限位所述上托板（204）的压檐，所述上模垫板（102）具有与所述紧固件（2042）滑动配合的导向孔（103）。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，所述成形柱（201）包括：
成形冲头（2013），用于施压所述待成形复合材料零件（3）；
第一成形柱（2011），所述第一成形柱（2011）的一端可拆卸连接所述成形冲头（2013），所述第一成形柱（2011）的另外一端可拆卸连接第二成形柱（2012）的一端；
第二成形柱（2012），所述第二成形柱（2012）的另外一端固定于所述下模（2）；
其中，所述第一成形柱（2011）和第二成形柱（2012）中至少一个被配置为非标长度。
5.根据权利要求4所述的一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，所述第一成形柱（2011）和所述成形冲头（2013）螺纹配合连接，所述第一成形柱（2011）和第二成形柱（2012）使用双头连接管（2014）可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，所述成形柱（201）借助空心螺纹管（2034）与所述流体容纳腔（2032）形成密封，所述空心螺纹管（2034）的一端螺接到所述密封盖（2031）上，所述空心螺纹管（2034）的另外一端螺接到所述流体容纳腔（2032）的内底部，所述成形柱（201）贯穿所述空心螺纹管（2034）。
7.根据权利要求6所述的一种复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，所述密封盖（2031）与流体容纳腔（2032）之间设有第一密封圈（2033），所述空心螺纹管（2034）和所述流体容纳腔（2032）连接之处设有第二密封圈（2035）。
8.一种复合材料模压成形方法，采用如权利要求1所述的复合材料模压成形柔性模具，其特征在于，包括以下步骤：将待成形复合材料零件（3）置于上托板（204）上；
合模加压，上模（1）压向所述下模（2），上模（1）先将待成形复合材料零件（3）的两端压紧在所述上托板（204）上，然后上模（1）继续下压使所述弹性支撑体弹性变形，同时所述成形面配合多个所述成形柱（201）施压于所述待成形复合材料零件（3）以成形；
9.根据权利要求8所述的复合材料模压成形方法，其特征在于，待成形复合材料零件（3）置于上托板（204）上之后调整上托板（204）使所述待成形复合材料零件（3）处于水平状态；合模加压过程中对所述成形柱（201）冷却或加热。
一种复合材料模压成形柔性模具及成形方法
技术领域
[0001] 本发明涉及模具技术领域，具体领域为一种复合材料模压成形柔性模具及成形方法。
背景技术
[0002] 碳纤维复合材料零件应用范围越来越广，但还未实现大批量推广应用。采用传统方法制造复合材料零件需开发对应的模压成型模具，这样便造成复合材料零件制造成本显著提高，从而限制复合材料零件推广应用；现有板材冲压成形技术领域提到的零件柔性成形通常采用多点冲压成形技术，例如第“CN201611226513.X”号、名称为“一种适用于真空辅助成形工艺的万用模具”的发明专利公开了一种万用模具，包括模具成形模块和扫描测控模块；所述模具成形模块包括：多个伸缩单元，规则排布形成成型区域；柔性模具面板，位于成型区域，底面与所有伸缩单元的输出端连接；所述扫描测控模块包括：控制单元，根据接收的模型数据控制多个伸缩单元的输出端位置以使柔性模具面板形成所需的模具表面；扫描单元，布置在所述柔性模具面板的上方用于收集模具面成形数据并反馈给控制单元。
[0003] 由上述内容可知，现有技术中是通过多个伸缩单元实现零件成形，伸缩单元需要配备相应的扫描测控模块，因此整体系统结构复杂，制造成本非常高。此外，该万用模具不具备换热功能，无法应用在复合材料模压成形技术领域。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种复合材料模压成形柔性模具及成形方法，以解决现有技术中复合材料零件模压模具结构复杂的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合材料模压成形柔性模具及成形方法，包括：
[0006] 上模，所述上模配置有成形面；
[0007] 下模，所述下模配置有多个成形柱；
[0008] 弹性支撑体，所述弹性支撑体配置于所述下模上用于承载所述待成形复合材料零件，合模加压时上模压向所述下模使所述弹性支撑体弹性变形，同时所述成形面配合多个所述成形柱施压于所述待成形复合材料零件以成形。
[0009] 优选的，所述上模包括：
[0010] 上模镶件，所述上模镶件朝向所述下模的面上形成所述成形面；
[0011] 上模垫板，用于固定安装所述上模镶件；
[0012] 导套，被配置在所述上模垫板内部，且与所述下模上的导柱相配合。
[0013] 优选的，所述弹性支撑体包括：
[0014] 上托板，用于承载所述待成形复合材料零件；
[0015] 弹性件，安装于所述上托板和所述下模之间；
[0016] 紧固件，用于调整所述上托板的水平度，所述紧固件的一端贯穿所述上托板并固定到所述下模上，所述紧固件的另外一端与所述上托板滑动配合且该端具有限位所述上托板的压檐。
[0017] 优选的，所述上模垫板具有与所述紧固件滑动配合的导向孔。
[0018] 优选的，所述成形柱包括：
[0019] 成形冲头，用于施压所述待成形复合材料零件；
[0020] 第一成形柱，所述第一成形柱的一端可拆卸连接所述成形冲头，所述第一成形柱的另外一端可拆卸连接第二成形柱的一端；
[0021] 第二成形柱，所述第二成形柱的另外一端固定于所述下模；
[0022] 其中，所述第一成形柱和第二成形柱中至少一个被配置为非标长度。
[0023] 优选的，所述第一成形柱和所述成形冲头螺纹配合连接，所述第一成形柱和第二成形柱使用双头连接管可拆卸连接。
[0024] 优选的，所述下模设有换热结构，所述换热结构包括：
[0025] 流体容纳腔，所述成形柱至少一部分贯穿所述流体容纳腔且与所述流体容纳腔形成密封；
[0026] 流体通道，所述流体通道连通所述流体容纳腔，通过所述流体通道将冷却或加热介质导入至所述流体容纳腔，所述成形柱与所述流体容纳腔内的冷却或加热介质换热。
[0027] 优选的，所述换热结构还包括密封盖，用于密封所述流体容纳腔的开口部。
[0028] 优选的，所述成形柱借助空心螺纹管与所述流体容纳腔形成密封，所述空心螺纹管的一端螺接到所述密封盖上，所述空心螺纹管的另外一端螺接到所述流体容纳腔的内底部，所述成形柱贯穿所述空心螺纹管。
[0029] 优选的，所述密封盖与流体容纳腔之间设有第一密封圈，所述空心螺纹管和所述流体容纳腔连接之处设有第二密封圈。
[0030] 一种复合材料模压成形方法，采用前述的复合材料模压成形柔性模具，包括以下步骤：
[0031] 将待成形复合材料零件置于上托板上；
[0032] 合模加压，上模压向所述下模，上模先将待成形复合材料零件的两端压紧在所述上托板上，然后上模继续下压使所述弹性支撑体弹性变形，同时所述成形面配合多个所述成形柱施压于所述待成形复合材料零件以成形；
[0033] 脱模。
[0034] 优选的，待成形复合材料零件置于上托板上之后调整上托板使所述待成形复合材料零件处于水平状态。
[0035] 优选的，合模加压过程中对所述成形柱冷却或加热。
[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请提供的复合材料模压成形柔性模具取消了扫描测控模块，使得模具整体结构简化，成本降低，此外，本发明的成形柱至少有一部分为非标长度，成形柱的成形冲头可更换，从而一套柔性模具能够满足多种不同的模压需求，此外，本发明的复合材料模压成形方法是采用成形面、成形柱以及弹性支撑体配合模压成形，成形过程中待成形复合材料零件受力均匀，成形精度更高。
附图说明
[0037] 图1为本发明的结构示意图；
[0038] 图2为本发明中上模的结构示意图；
[0039] 图3为本发明中下模的结构示意图；
[0040] 图4为本发明中成形柱的结构示意图；
[0041] 图5为本发明中换热结构的结构示意图；
[0042] 图6为本发明中弹性支撑体的结构示意图。
[0043] 图中：1上模、101上模镶件、102上模垫板、103导向孔、104导套，2下模、201成形柱、2011第一成形柱、2012第二成形柱、2013成形冲头、2014双头连接管、202导柱、203换热结构、2031密封盖、2032流体容纳腔、2033第一密封圈、2034空心螺纹管、2035第二密封圈、
2036流体通道、204上托板、2041弹性件、2042紧固件，3待成形复合材料零件。
具体实施方式
[0044] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0046] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0047] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0048] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0049] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0050] 请参阅图1-3，本实施例的复合材料模压成形柔性模具，包括上模1、下模2和弹性支撑体，具体的，上模1配置有成形面，下模2配置有多个成形柱201；弹性支撑体配置于下模2上用于承载待成形复合材料零件3，合模加压时上模1压向下模2使弹性支撑体弹性变形，同时成形面配合多个成形柱201施压于待成形复合材料零件3以成形，相较于现有技术中通过多个伸缩单元对待成形复合材料零件3进行加压成形的方式，本申请取消了下模中成形柱201的驱动模块及扫描测控模块，使得模具整体结构简化，成本降低。
[0051] 根据本发明的一个实施例，参见图1-2，上模1包括上模镶件101、上模垫板102和导套104，具体的，上模镶件101的朝向下模2的面上形成成形面，上模垫板102用于固定安装上模镶件101，在本实施例中上模镶件101是嵌入在上模垫板102中，同时导套104配置在上模垫板102内部，且与下模2上的导柱202相配合，导柱202可以在导套104内自由直线滑动，用于模压过程中的导向。
[0052] 根据本发明的一个实施例，参见图1、3和6，弹性支撑体包括上托板204、弹性件2041和紧固件2042，上托板204用于承载待成形复合材料零件3，本实施例中上托板204为两个，用于承载待成形复合材料零件3两端。本实施例的弹性件2041安装于上托板204和下模2之间，弹性件2041包括但不限于压簧，安装时可以利用限位凸起限位弹性件2041的安装位置，优选的，在上托板204和下模2上都制作有该限位凸起，两个限位凸起之间的间隙要大于模压的行程，至于限位凸起的形状只要能实现定位即可不作限制，本实施例的紧固件2042用于调整上托板204的水平度，具体的，紧固件2042为四个，每个上托板204的两端分别设置一个紧固件2042，紧固件2042的一端贯穿上托板204并固定到下模2上，紧固件2042的另外一端与上托板204滑动配合且该端具有限位上托板204的压檐，这样紧固件2042与弹性件
2041相互配合实现了上托板204的定位安装，通过调整紧固件2042的压紧程度便可以调整上托板204上的待成形复合材料零件的水平度，其中，紧固件2042包括但不限于螺栓。
[0053] 为了便于合模，参见图2-3，上模垫板102上设有导向孔103，紧固件2042可以与导向孔103滑动配合，避免紧固件2042干涉上模1的模压动作。
[0054] 根据本发明的一个实施例，参见图3-4，成形柱201包括成形冲头2013、第一成形柱2011和第二成形柱2012，具体的，成形冲头2013用于施压于待成形复合材料零件3，第一成形柱2011的一端可拆卸连接成形冲头2013，在本实施例中，第一成形柱2011和成形冲头
2013螺纹配合连接，第一成形柱2011的另外一端可拆卸连接第二成形柱2012的一端，在本实施例中，第一成形柱2011和第二成形柱2012使用双头连接管2014可拆卸连接；第二成形柱2012的另外一端固定于下模2；优选的，第一成形柱2011和第二成形柱2012中至少一个被配置为非标长度，再配合可更换的成形冲头，使一套柔性模具能够满足多种不同的模压需求，在本实施例中，第一成形柱2011被配置为标准长度，第二成形柱2012为非标长度，当需要更换不同长度的成形柱201时，可以根据长度要求直接更换第二成形柱2012以满足尺寸需求，这样通过成形柱201长度的调整实现了模压过程中不同模压行程的需求，无需控制系统和驱动模块的调整，大大节省成本。
[0055] 根据本发明的一个实施例，参见图1、3和5，下模2设有换热结构203，该换热结构203包括流体容纳腔2032和流体通道2036，具体的，成形柱201至少一部分贯穿流体容纳腔
2032且与流体容纳腔2032形成密封，流体通道2036连通流体容纳腔2032，通过流体通道
2036将冷却或加热介质导入至流体容纳腔2032，成形柱201与流体容纳腔2032内的冷却或加热介质换热。
[0056] 优选的，换热结构203还包括密封盖2031，用于密封流体容纳腔2032的开口部。需要说明的是，本发明的弹性支撑体可以固定在密封盖2031上，也可以固定在下模2上表面的其他部分，对此不作限制。为了提高换热效率，流体容纳腔2032需要尽量大，相应的密封盖2031也会较大，这种情况下便需要把弹性支撑体固定在密封盖2031上。
[0057] 在本实施例中成形柱201借助空心螺纹管2034与流体容纳腔2032形成密封，具体的，空心螺纹管2034的一端螺接到密封盖2031上，空心螺纹管2034的另外一端螺接到流体容纳腔2032的内底部，成形柱201贯穿空心螺纹管2034。进一步的，密封盖2031与流体容纳腔2032之间设有第一密封圈2033，空心螺纹管2034和流体容纳腔2032连接之处设有第二密封圈2035。现有技术中的冷冲模具是通过多个布局在模具内部的换热通道给冲头降温冷却，然而针对本申请中这种冲头数量较多并形成集聚的结构，这种冷却模式并不适合，因为需要在狭小空间内制造换热通道，制造难度大，而且即便换热通道制成，也很难对处于集聚结构内部的冲头进行冷却，而本实施例提供的换热结构203可以在模压过程中对成形柱201进行换热并且具有良好的换热效果。
[0058] 本申请还提供了一种复合材料模压成形方法，该方法采用前述的复合材料模压成形柔性模具，具体包括以下步骤：
[0059] 第一步，将待成形复合材料零件3置于上托板204上，待成形复合材料零件3置于上托板204上之后调整紧固件2042来调整上托板204的水平度，以使复合材处于水平状态；
[0060] 第二步，合模加压，上模1压向下模2，上模1先将待成形复合材料零件3的两端压紧在上托板204上，然后上模1继续下压使弹性支撑体弹性变形，同时成形面配合多个成形柱201施压于待成形复合材料零件3以成形，同时在合模加压过程中对成形柱201冷却或加热；
[0061] 第三步，脱模。
[0062] 具体的，在合模加压步骤中，上模1下压时，先将待成形复合材料零件3压紧，然后上模1和待成形复合材料零件3一起向下运动，配合成形柱201完成模压，合模加压过程中，待成形复合材料零件3受力均匀，成形精度更高，现有技术中的模具不存在上模1，待成形复合材料零件3的两端通过压紧件压紧，然后下模2中的成形柱201进行施压，这就会导致待成形复合材料零件3受力不均匀，从而影响待成形复合材料零件3的成品率，所以采用本申请提供的待成形复合材料零件3模压成形柔性模具以及成形方法，工序更简单，并且具有更好的成形效果。
[0063] 本申请提供的复合材料模压成形柔性模具取消了成形柱201的驱动结构及控制系统，使得模具整体结构简化，成本降低，此外，本发明的成形柱201至少有一部分为非标长度，成形柱201的成形冲头可更换，从而一套柔性模具能够满足多种不同的模压需求，此外，本发明的复合材料模压成形方法是采用成形面、成形柱201以及弹性支撑体配合模压成形，成形过程中待成形复合材料零件3受力均匀，成形精度更高。
[0064] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
